뇌연구원, 인지장애 여부 88%, 치매 여부 77% 이상 예측 기술 개발

멀티모달 뇌영상 백질 패턴 분석

알츠하이머치매 등 진단 기술 개발

전체 백질 패턴을 이용한 인지 장애와 기능 장애 예측 방법. ⓒ한국뇌연구원

추출된 고도화 백질 패턴만을 활용해 인지장애 여부를 88% 이상 예측하고, 치매 여부를 77% 이상 예측할 수 있는 기술이 개발됐다.

한국뇌연구원은 이동하 인지과학연구그룹 선임연구원과 홍창형·손상준·노현웅 아주대학교병원 정신건강의학과공동연구팀이 멀티모달 뇌영상 백질 패턴 분석을 통해 노년층의 알츠하이머치매를 예측할 수 있는 새로운 진단기술을 개발했다고 23일 밝혔다.

뇌의 백질은 피질과 피질하 영역을 연결하는 신경 섬유로 구성돼있어, 뇌기능을 담당하는 회백질(gray matter)영역에 기능 정보를 전달하는 통로로 중요한 역할을 한다. 백질에 이상이 생기면 노년층에서는 인지 기능이 떨어지고 기능 장애가 나타나기 때문에 뇌의 구조적 네트워크에서 백질 이상을 조기에 찾아내는 것은 치매 예방에 매우 중요하다.

하지만 뇌 자기공명영상(MRI)와 아밀로이드 양전자 단층촬영(PET) 등 대표적인 뇌영상들을 통합해 백질 신호를 분석하는 것이 임상적으로 얼마나 유용한지는 알려진 바가 거의 없다.

뇌연구원과 아주대병원 공동연구팀은 한국인체자원은행사업 ‘혁신형 만성뇌혈관질환 바이오뱅킹 컨소시엄’을 통해 확보한 인체 자료를 활용해, 454명 뇌 MRI와 아밀로이드 PET 데이터를 바탕으로 백질 패턴을 파악했다.

이어 연구팀은 백질 패턴과 개인간 변동성(WM-ISV)에 초점을 맞춰, 개인 뇌 전체 백질을 3차원 공간모형인 복셀로 재구성했다. 휴먼커넥톰프로젝트 뇌지도 360개 뇌기능 영역을 보여주는 연결분포 지도를 활용하여 심층 분석을 수행했다. 이를 통해 연구팀은 인지 및 기능 장애를 보다 정확히 분류할 수 있도록 MRI와 아밀로이드 PET을 결합한 앙상블 모델을 만드는데 성공했다.

연구팀은 이렇게 추출된 고도화 백질 패턴만을 활용해 인지장애 여부를 88%이상 예측하는데 성공했고, 치매여부를 77%이상 예측하는데 성공했다. 또 백질 패턴의 개인 간 변동성은 다양한 퇴행성 뇌질환 바이오마커 및 인지기능 수준과 밀접한 관련이 있음을 밝혔다.

이동하 박사는 "인지장애 여부 및 치매 여부를 판단하는데, 백질의 고도화 패턴 분석 기술을 활용하여 접근했다는 점이 새로운 지점"이라며 "향후 치료 반응성 예측 등과 같은 백질을 활용한 노화 연구에 유용한 분석 기술로 발전시킬 수 있기를 기대하고 있다"고 설명했다.

홍창형 교수도 "최근에는 혼자 사시거나 보호자와 왕래가 적은 어르신들이 많고 인지장애 및 치매 여부를 알기 위해서는 1시간 이상 정밀검사가 필요하다"며 "본 연구에서 활용된 기술을 상용화하면 임상 진료 현장에서 큰 도움을 받을 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.